冷原子最优化非绝热操控的若干问题研究

发布时间：2021-02-11 06:39

　　随着冷原子及其在精密测量、量子传感、原子干涉、量子模拟等领域中的应用不断发展,快速且高保真的量子态操控及其应用已成为当前物理学中的研究热点。众所周知,量子绝热过程,即演化足够缓慢从而体系的波函数（含时哈密顿量的薛定谔方程的解）将沿着其瞬时本征态演化,是量子态制备及操控的主要方法,在当前原子冷却、离子转移、绝热量子计算等方向发挥着极其重要的作用。然而,由于其过程耗时长,易受退相干、噪声、微扰等因素的影响,导致量子计算或者操控的精度降低,甚至是重复实验无法实现。为此,人们旨在加快量子绝热慢过程、实现量子态的精准操控或制备,并于近年来提出“量子绝热捷径技术”的概念。本博士论文旨在基于冷原子体系,研究量子绝热捷径技术及其优化方法,实现内态及冷原子的快速、精准的量子操控,取得的成果如下:一、由经典力学的运动方程出发,通过简单的方法设计非简谐势阱中原子质心的运动路径,从而直接反设计出势阱的快速转移路径以及针对剩余能量和鲁棒性优化的方案。二、由量子不变量出发,并结合含时微扰理论及最优化控制理论,反设计出非简谐能量最小化的冷原子快速转移轨迹。三、基于二能级体系的反设计方法,研究单个自旋、相互独立的不同... 

【文章来源】：上海大学上海市 211工程院校

【文章页数】：160 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图２．１：?ｆ?＝?０时刻简谐囚禁势（蓝色虚线），？?＝?０．々／为例时补偿力（紫色点划??线）作用下的修正简谐势阱（红色实线）

?（２．５）??ｃ〇ｏｚ??并在图２．２中展示。??值得注意的是，满足边界条件的试探解有无数种，这也正是反设计的优??势，我们可以通过选取合适的试探解从而进行优化转移方案，例如减小中间过??程中的瞬时激发、降低非简谐系统中的末态激发等。本论文将分别针对冷原子??转移、冷却及内态操控中反设计的优化做具体研宄并与最优化控制结果做对??比，接下来我们将首先针对简谐系统的转移路径做优化分析。??２．２．３最优化控制??在上一小节中我们介绍了反设计方法，这种方法的设计思路并非针对任何??１８??

图２．３：最优化控制的控制方程冲）Ａ／在不同限制下的结果：时间最优化（Ｂａｎｇ－??Ｂａｎ）（色）（５＝?０．Ｗ


本文编号：3028695